[发明专利]基于Markov链的MMC串联结构微电网微源功率分配方法

权利要求书

1.基于Markov链的MMC串联结构微电网微源功率分配方法，其特征在于，其步骤为：

步骤(1)系统正常运行时，检测到电网侧所需功率为P_e，系统负载总功率为P_L，系统期望输出功率为P_ref；根据能量平衡关系有：P_ref＝3P_xref＝P_e+P_L(x＝a,b,c)；其中P_xref表示x相期望输出功率；

步骤(2)将一个工频周期T划分为M个控制区间，并将这M个控制区间的平均功率叠加起来，得到第i个发电子模块在一个工频周期T内的平均传输功率p_{xy_avi}

其中，1≤i≤N；1≤j≤M；T表示工频周期；T_s表示控制周期；N表示每个桥臂中发电子模块的个数；M表示控制区间的个数；M＝T/T_s；p_xyi表示x相y桥臂第i个发电子模块的瞬时功率；d_xyi表示x相y桥臂第i个发电子模块中微源半桥变流器功率开关管的占空比；u_xyci表示x相y桥臂第i个发电子模块直流链电压；i_xy表示桥臂电流；

在M足够大时，每个控制周期内i_xy保持不变，则第i个发电子模块在第j个控制周期内的平均功率为

其中，d_xyi-av(j)表示x相y桥臂第i个发电子模块在第j个控制周期内微源半桥变流器功率开关管的平均占空比；

步骤(3)通过各微源最大输出功率值与各微源输出功率增长率的预测情况得到微源功率分配系数λ_xyi(x＝a,b,c；y＝p,n)

其中，α_xyi表示微源功率分配修正系数；P_Mxyi表示各微源运行于最大功率点时的输出功率值；

微源功率分配系数λ_xyi与微源功率分配修正系数α_xyi的限定条件为：

步骤(4)建立基于Markov链的微源输出功率增长率状态预测模型；计算微源输出功率增长率

其中，s表示微源输出功率增长率；M^*代表一段时间内微源输出功率采样值总个数；P(m)表示第m时刻微源输出功率值；P(m+1)表示第m+1时刻微源输出功率值；

将公式五所得微源输出功率增长率s划分为5个状态：快速增长E₁、缓慢增长E₂、相对不变E₃、缓慢下降E₄、快速下降E₅；则状态空间E＝{E₁,E₂,E₃,E₄,E₅,}；

根据微源输出功率的历史数据和所划分增长率状态得到5阶状态转移矩阵P＝[P_{E_ij}]_5×5；其中，P_{E_ij}表示目前状态E_i在未来转向E_j的可能性，用公式六表示

式中：f_{E_ij}表示从状态E_i到状态E_j转移的频次；∑f_{E_i}表示状态E_i出现的频次总和；已知状态转移概率P_{E_ij}和初始状态E_i，则可建立Markov链预测模型；任一个状态E_i有状态转移方程

P_{E_j}＝P_{E_i}P (公式七)

微源输出功率增长率处于状态E_i(i＝1,2,3,4,5)，此时P_{E_ij}描述了目前状态E_i在未来转向E_j的可能性；根据最大概率原则，选择P_i1、P_i2、P_i3、P_i4、P_i5中概率最大者对应的状态为预测结果；

所述步骤(3)中微源功率分配修正系数α_xyi与微源输出功率增长率预测状态E_i成正比E_i∝α_xyi；预测到微源输出功率增长率状态处于快速增长E₁、缓慢增长E₂、相对不变E₃状态时，将相应的α_xyi设置较大；预测到微源输出功率增长率状态处于缓慢下降E₄、快速下降E₅时，将相应的α_xyi设置较小；

步骤(5)根据步骤(1)所得期望输出功率与所述步骤(3)、步骤(4)所得功率分配系数确定x相发电子模块输出功率参考值：

其中，λ_xyi表示x相y桥臂第i个发电子模块的微源功率分配系数；表示x相y桥臂第i个发电子模块输出功率参考值；

步骤(6)：对所述步骤(5)中发电子模块输出功率参考值进行排序，并根据的排序情况循环改变载波层叠调制中载波位置XY-CM与发电子模块位置XY-GM之间的映射关系，循环次数不超过M；使较大的发电子模块投入时间较长，使较小的发电子模块投入时间较短；其中，XY-CM代表x相y桥臂载波的位置；XY-GM代表x相y桥臂发电子模块的位置；

步骤(7)将所述步骤(5)中发电子模块输出功率参考值与所述步骤(2)中第j个控制周期内平均传输功率作差，得到微源输出功率分配控制的误差

由公式九可以看出，在第j个控制周期内，P_xref、M、u_xyci、i_xy保持不变，平均占空比d_{xyi_av}(j)只与Δp_xyi、λ_xyi相关；而功率分配系数λ_xyi是通过微源输出的最大功率值与其输出功率增长率的预测状态来确定，故在某控制周期内功率分配系数λ_xyi可认为是定值；通过Δp_xyi间接的调整平均占空比d_{xyi_av}(j)；将发电子模块传输功率的误差限制在期望的合理范围内。